СВМ. Cудовые вспомогательные механизмы,. керченский государственный морской технологический университет судомеханический техникум
 Скачать 3.31 Mb.
|
|
Техническое обслуживание Техническое обслуживание центробежного насоса включает внешний осмотр и проверку: - соединений всасывающего и нагнетательного трубопроводов; - сальникового уплотнения; - крепления фундаментных болтов; - центровку насоса к электродвигателю. При интенсивной эксплуатации центробежного насоса (4,5-6 тысяч часов в год) следует заменить набивку сальникового уплотнения. Вопросы для самоконтроля: 1. Классификация центробежных насосов? 2. Устройство центробежных насоса? 3. Достоинства и недостатки центробежных насосов? 4. Рабочие характеристики центробежных насосов. 44 1.6 Вихревые, осевые и струйные насосы Вихревые насосы применяются на судах в системах санитарной воды, в качестве питательных насосов некоторых вспомогательных и утилизационных котлов, в системах водоохлаждения маломощных ДВС и т. п. Наиболее рациональная область применения вихревых насосов определяется производительностью от 0,4 до 35 м3/ч при напоре до 200 м вод. ст. Все вихревые насосы самовсасывающие и изготавливаются в одно- и многоступенчатом исполнении. Существует два основных типа вихревых насосов: открытого (см. рисунок 1.37) и закрытого (см. рисунок 1.36) типа. Рассмотрим конструктивные схемы этих насосов. Рисунок 1.36 – Конструктивная схема насоса закрытого типа В корпусе 1 вихревого насоса установлено рабочее колесо 2 с малыми зазорами. В корпусе также выполнен специальный концентрический канал 3, расположенный по периметру окружности описываемой лопатками от входного патрубка 4 до напорного 5. Концентрический канал разделен перемычкой 6, не позволяющей жидкости перетекать из напорной линии во всасывающую. Лопатки рабочего колеса передают энергию жидкости, которая под воздействием сил инерции и трения перемещается от всасывающего патрубка к напорному. Рисунок 1.37 – Конструктивная схема насоса открытого типа Рабочая жидкость поступает к лопаткам рабочего колеса 1 через подвод 2 и окно 3. Через рабочее колесо жидкость поступает в кольцевой канал 4, выполненный в корпусе 5. Под воздействием лопаток рабочего колеса жидкость перемещается по кольцевому каналу, и через отверстие 6 поступает в напорную линию 7. Лопатки рабочего колеса вихревого насоса спрофилированы таким образом, что при движении жидкость направляется от внутренней части канала ко внешней, приобретая окружную составляющую скорости. 45 Рисунок 1.38 – Рабочее колесо (лопастная крыльчатка) вихревого насоса Происходит активное смешивание жидкости поступающей от рабочего колеса и текущей по каналу за счет сил инерции. В результате взаимодействия частиц с различными скоростями и направлениями движения возникают интенсивные вихри, что ведет к значительным потерям энергии. Для исключения продольной силы, возникающей в результате разницы давления в осевых зазорах, используют симметричное рабочее колесо. Характеристики вихревых насосов Напор - до 25 м Подача - до 12 л/с Мощность - до 25 кВт КПД - 35...40% Вид основной характеристики вихревого насоса показан на рисунке 1.39 Рисунок 1.39 – Основная характеристика вихревого насоса Потери энергии в вихревом насосе Гидравлические потери в вихревом насосе велики и составляет до 30% от энергии на валу насоса. Эти потери возникают вследствие образования многочисленных вихрей при движении жидкости в насосе. Объемные потери также велики и могут достигать 20%, обусловлены они перетеканием жидкости через зазоры разделителя. 46 Механические потери в вихревом насосе возникают из-за трения в подшипниках и уплотнительных устройствах. Ввиду высоких гидравлических и объемных потерь общий КПД вихревого насоса невысок и составляет 35 - 40%. Применение вихревых насосов Учитывая рабочие характеристики, вихревые насосы, как правило, используют в системах, где необходимо создать высокий напор при, относительно небольшой подаче. По простоте конструкции, стоимости изготовления, габаритам и массе вихревые насосы имеют неоспоримые преимущества не только перед поршневыми насосами, но и перед центробежными. Подача современных вихревых насосов составляет 0,15–100 м 3 /ч, но наиболее рациональна с точки зрения экономичности подача 0,4–35 м 3 /ч. Развиваемый насосом напор может достигать 5,5 МПа; наиболее применим напор до 2 МПа. На судах эти насосы используются в качестве питательных для вспомогательных и утилизационных парогенераторов, а также вакуум-насосов (самовсасывание при 0,04–0,06 МПа). Достоинства вихревых насосов При тех же габаритах, что и у центробежного, вихревой насос способен создать больший напор (в 3–9 раз больше). Вихревые насосы открытого типа обладают способностью к самовсасыванию, также они способны работать на газожидкостной смеси. Недостатки вихревых насосов Вихревые насосы обладают достаточно низким КПД (35% - 45%), что делает нецелесообразным использование насосов высокой мощности. Вихревые насосы не способны перекачивать жидкость с высокой вязкостью. Также эти машины чувствительны к наличию абразивных частиц в жидкости. Наличие абразива приводит к быстрому износу вихревых насосов, вследствие малых зазоров. Целесообразно соединять вихревой насос с центробежным, располагая их лопастные колеса на общем валу, что в значительной степени уменьшает недостатки каждого из этих насосов. Центробежно-вихревой насос (рисунок 1.40) обеспечивает отсасывание воздуха и подъем жидкости для работы центробежного насоса. Кроме того, при установившемся режиме работы благодаря особенностям центробежного насоса улучшается всасывание и повышается КПД установки. Рисунок 1.40 – Схема центробежно-вихревого насоса 1 – центробежное колесо; 2 – вихревое колесо; 3 – соединительный канал 47 Центробежно-вихревой насос ЭСН-1/1 представляет собой агрегат, в котором объединены в одно целое горизонтальный двухступенчатый центробежно-вихревой насос и электродвигатель (рисунок 1.41). Рисунок 1.41 – Центробежно-вихревой насос ЭСН-1/1 Присоединительный фланец 1 и патрубок 17 отлиты за одно целое с крышкой 18 и соединены с корпусом 2 насоса шпильками. Первая ступень насоса выполнена в виде колеса центробежного насоса с обтекателем, вторая ступень — в виде колеса 14 вихревого насоса, помещенного в рабочую камеру, образованную из двух вставок 13. Поскольку насос предназначен для подачи пресной и соленой воды его корпус 2 и вставки 13 выполнены из бронзы. Положение вставок фиксируется цилиндрическим штифтом 16. Оба лопастных колеса насажены на удлинитель 6 вала электродвигателя 7. Удлинитель выполнен из нержавеющей стали и закреплен штифтом, проходящим через отверстие 8. На удлинителе вала имеется канавка для стального кольца 12, которое закрепляет пружину сальникового уплотнения, состоящего из подпятника 5 (нержавеющая сталь) и пяты 9 (свинцовистая бронза), торцевое трение которых создает необходимое уплотнение. Пята прижимается к подпятнику пружиной 3 через бронзовую втулку 10. Для повышения герметичности вала установлено резиновое уплотняющее кольцо 4. Первоначальный пуск центробежно-вихревого насоса осуществляется после заливки корпуса 2 перекачиваемой жидкостью (без заполнения подводящей части трубопровода). При последующем включении насоса в работу заливать корпус не нужно, так как оставшаяся в нем вода обеспечивает начало сухого всасывания сразу же после пуска электродвигателя. Во время работы насоса его вторая вихревая ступень создает повышенный напор. Для спуска воды из насоса при продолжительной его остановке служат пробки 11 и 15, установленные соответственно в корпусе и на крышке насоса. Осевые насосы Осевые насосы активно применяются в тех сферах, где требуется регулярная подача большого количества жидкости при малых напорах. Агрегаты этого типа отличаются простой конструкцией, высокой надежностью и устойчивостью к механическим повреждениям. Устройство осевых насосов (рисунок 1.41). Конструкция агрегатов этого типа достаточно проста. В перечень основных элементов устройства входит: 48 Рисунок 1.42 – Устройство осевого насоса 1 – подвод; 2 – рабочее колесо; 3 – лопаточный направляющий отвод; 4 – корпус; 5 – вал; 6 – сальник; 7 – обтекатель. Проточная часть агрегата имеет форму изогнутой цилиндрической трубы. Благодаря этому вся конструкция насоса может легко поместиться внутри трубопровода. Напоминающее грибной винт рабочее колесо вращается под воздействием электрического мотора через вал. Выправляющий аппарат и подвод с обтекателем при работе остаются неподвижными. За плавный подвод рабочей жидкости к лопастям отвечает обтекатель. Сальник устанавливается в месте, где вал выходит из корпуса. В отличие от центробежных агрегатов, жидкость в осевых насосах передвигается в осевом направлении, из-за чего оборудование и получило такое название. В оборудовании такого рода нет радиального перемещения жидкости, поэтому воздействие центробежных сил полностью исключено. Возрастание давления осуществляется исключительно благодаря преобразованию кинетической энергии в потенциальную, то есть, посредством применения диффузорного эффекта. Среди наиболее распространенных сфер использования агрегатов можно выделить балластные системы плавучих доков, кораблей-ледоколов и подруливающие конструкции судов. Также эти насосы применяются на морских паротурбинных судах с целью перекачивания воды за бортом через главные конденсаторы. Насосное оборудование этого типа не снабжается системой сухого всасывания и имеет низкую допустимую вакуумметрическую всасывающую высоту. В связи с этим, осевые насосы устанавливаются немного ниже уровня жидкости, которую требуется перекачивать. Осевые насосы большой подачи Насосы этого типа предназначены для перекачивания пресной и морской воды в достаточно больших объемах. Они активно используются в системах водоотведения, водоснабжения и водоочистки. 49 Важным преимуществом таких агрегатов является возможность их использования с переменными оборотами двигателя Рисунок 1.43 – Осевой насос большой подачи Основные характеристики таких насосов: Напор – от 3 до 100 метров; Производительность – от 360 до 43200 м 3 за час работы; Способы установки – вертикальный, горизонтальный и наклонный монтаж; Защита электромотора класса IP68. Такие насосы отличаются низким уровнем шума, малыми габаритами, способностью пропускать фракции, диаметром до 84 мм и простой установкой. Кроме того, эти осевые насосы не требуют специального обслуживания и просты в ремонте. Преимущества осевых насосов: большая подача, до 10000м7час; высокая равномерность подачи; малая масса и габариты; высокий КПД, до 0,85. Недостатки осевых насосов: отсутствие сухого всасывания; малый напор - 15-18 м водяного столба; большая возможность кавитации при 1000 и более об/мин. 50 Струйные насосы Среди всей напорной техники струйные насосы самые простые по типу конструкции и принципу действия. За счет простоты конструкции обеспечивается надежность аппаратов, которые могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми, и применяться для различных целей и нужд. Струйные насосы, как любая техника имеет свою историю. Первый струнный насос в том виде, в котором мы его знаем, использовался англичанином Томпсоном, как лабораторный прибор для исследований (примерно с 1885-го года). С его помощью он отсасывал воду и воздух из пробирок. Затем инженер Нагель применил струйные насосы для откачивания воды из затопленных шахт. Затем струйный насос стал работать как эжектор и инжектор. Струйные насосы (рисунок 1.44) не имеют в своей конструкции деталей, которые движутся. Это гидравлические аппараты динамического типа, в котором перекачиваемая среда подается при помощи давления через трубку в сопло и затем в камеру (отсек) смешения. Рисунок 1.44 – Схема струйного насоса Сопло, сужаясь, передает перекачиваемой среде кинетическую энергию в виде увеличения скорости. А всасывание происходит за счет падения давления в смешивающем отсеке. Затем, рабочая жидкость пропускается сквозь диффузор, давление уменьшается и вещество подается в трубопровод или резервуар. Струйные насосы бывают: - эжекторного типа (отсасывающие); - инжекторного типа (нагнетающие); Насосы этого типа могут работать с жидкостями, газом и паром. Струйные насосы подразделяются на: - жидкостные (для смешивания и перекачивания рабочей и пассивной жидкости с разными уровнями давления; - аэрлифтовые или эрлифтовые (пневматическое устройство для подъёма жидкостей). Если аппарат используется только для воды, то он называется водоструйным и может быть либо вакуумный либо гидроэлеватор. Эжекторы применяются,как правило, для автономного осушения форпика и балластных цистерн в носовой оконечности судна. Это обусловлено тем, что проводка балластных и осушительных магистралей в носовую оконечность из МО увеличивает 51 массу системы не только за счет длины труб, но и из-за необходимости увеличения диаметра этих труб для снижения гидравлического сопротивления и обеспечения работоспособности системы. Эжектор удобен еще тем, что к нему не требуется подводка электроэнергии со всеми сложными и дорогими сопутствующими атрибутами (кабель, электрощит управления, сигнализация и пр.). Он не требует обслуживания, так как в нем нет движущихся частей. Эжектор действует за счет энергии т.н. «рабочей воды», поступающей из пожарной магистрали. Количество этой воды равно производительности эжектора, т. е. из выходного патрубка эжектора выдается вдвое больше воды, чем он откачивает (паспортная производительность). При установке эжектора требуется увеличение спецификационной производительности главного водопожарного насоса для компенсации дополнительного расхода воды из пожарной магистрали. РРР допускает использование эжектора как средства осушения речного судна, дополнительного к основному осушительному насосу, а РМРС разрешает такое использование эжектора только для морских транспортных судов длиной менее 91.5 м, а также барж без собственного источника энергии. Следует выделить еще одну группу насосов – переносные. Они могут быть различного типа – ручные поршневые, погружные центробежные, погружные эжекторы и др. Эти насосы используются для откачки воды из отсеков, где отсутствуют общесудовые средства осушения. Способность эжектора перекачивать жидкость вместе с механическими примесями используется на рыбопромысловых судах для его работы в качестве рыбонасоса или гидроэлеватора, обеспечивающего перегрузку рыбы из орудий лова на судно, с добывающих судов на перерабатывающие, а также для подачи рыбы к технологическому оборудованию. Эжекторный рыбонасос позволяет поднимать рыбу на высоту до 2,5 м от уровня моря. Основными недостатками водоструйных рыбонасосных установок, ограничивающими их применение, являются низкий КПД (не выше 10–15 %) и необходимость подачи рабочей жидкости центробежными насосами под значительным давлением и в большом количестве. Для подъема и перемещения жидкостей в рыбонасосных установках широко используются пневматические подъемники, называемые эрлифтами (рисунок 1.45), которые работают на сжатом воздухе или техническом газе. Они характеризуются исключительной простотой устройства и обслуживания, надежностью, малым износом и возможностью поднимать жидкости с различными примесями и рыбой (пульпу). 52 Рисунок 1.45 – Схема аэрлифта К подъемной трубе 6 из компрессора 3 по трубе 5 подводится сжатый воздух. Поднимающаяся воздушно-жидкостная смесь при входе в бак 2 направляется в отбойный конус 1, где воздух отделяется, а жидкость отводится по трубе 4. Действие эрлифта основано на разнице уровней h1 и h2 в двух сообщающихся сосудах, наполненных жидкостными смесями с различной плотностью ρ1 и ρ2. Высота подъема определится из уравнения h1/h2 = ρ2/ρ1. С увеличением количества подаваемого воздуха уменьшается плотность ρ2 смеси в подъемной трубе и увеличивается высота подъема h2. Пароструйные инжекторы, используемые в качестве дополнительных питательных средств паровых котлов, свой низкий КПД компенсируют высоким термическим КПД, так как отдаваемая струей теплота идет на подогрев питательной воды, температура которой после инжектора повышается. Несмотря на это, инжекторы нельзя считать пригодными для регулярного питания паровых котлов, так как, по сравнению с питательными насосами и водонагревателями, использующими тепло отработавшего пара, инжекторы все же неэкономичны. На рис. 1.46 показан самовсасывающий инжектор, способный самовосстанавливать работу в случае кратковременного прекращения подачи воды из-за попадания воздуха во всасывающую водяную магистраль. Три конуса инжектора – паровой 3, смесительный 2 и нагнетательный 1 – монтируются в корпусе на резьбе. Смесительный конус состоит из двух частей – верхней и нижней. Нижнюю часть, имеющую направляющие ребра по длине и под опорным буртом, вставляют по напряженной посадке в верхнюю расточенную часть нагнетательного конуса. Вертикальный зазор между частями смесительного конуса, составляющий обычно половину диаметра выходного отверстия верхней части, может быть изменен перемещением нагнетательного конуса в резьбе. 53 Рисунок 1.46 – Самовсасывающий инжектор Подводимый по трубе 4 свежий пар проходит через паровой конус и, вытекая из него с большой скоростью, отсасывает воздух из приемного трубопровода 5. Паровоздушная смесь через зазор между частями смесительного конуса выходит в вестовую трубу б и из нее через невозвратный клапан (на рисунке не показан) уходит в атмосферу. По мере создаваемого в приемной трубе разрежения вода начинает подниматься, достигает смесительного конуса и через кольцевой зазор увлекается внутрь конуса. При этом вода встречается с быстро истекающей струей пара, что сопровождается передачей кинетической энергии пара воде и одновременной конденсацией рабочего пара. Получив первоначальный толчок, вода протекает через зазор и попадает в сходящийся конус нижней части, где ее скорость увеличивается. Затем вода выбрасывается в нагнетательный конус, где ее кинетическая энергия превращается в статическое давление. Струя воды, проходящая с большой скоростью через зазор между частями смесительного конуса, создает разрежение в вестовой трубе, вследствие чего невозвратный вестовой клапан садится в гнездо. Нормальная работа пароструйных насосов может быть нарушена вследствие понижения давления пара, засорения или неправильной установки сопла, износа внутренней поверхности всех конусов или наличия накипи на их стенках, повышенного подпора подводимой воды, неплотностей вестового клапана и др. Таким образом, пароструйные насосы весьма чувствительны к качеству сборки и износу своих узлов. Обслуживание струйных насосов Для приведения в действие струйного насоса достаточно лишь приготовить трубопроводы системы и подать к соплу рабочую жидкость. Многоступенчатые паровоздушные эжекторы вводят в действие последовательно, начиная с последней ступени, работающей в атмосферу. О нормальной работе ступени и всего эжектора судят по показаниям вакуумметров. Срыв в работе одной из ступеней сжатия приводит к срыву в 54 работе всего эжектора. Срыв в работе может произойти из-за нарушения режима охлаждения конденсаторов, а чаще из-за засорения сопел окалиной, грязью, отложением солей. Водоструйные эжекторы системы осушения откачивают воду за борт через невозвратно-управляемые клапаны. При вводе эжектора в работу вместе с рабочей водой в первый период за борт удаляется воздух из всасывающей магистрали, на отливе наблюдается прерывистая струя молочного цвета. В дальнейшем о нормальной работе эжектора судят по положению рычага отливного клапана, который должен находиться в открытом положении и слегка вибрировать. Снижение подачи эжектора может произойти при засорении приемных фильтров (сеток) на всасывающем трубопроводе. У всех струйных насосов снижение подачи и неустойчивая работа (вплоть до срыва) наблюдаются при уменьшении давления рабочей жидкости или при нарушении герметичности всасывающего трубопровода (вследствие подсоса воздуха). Во время планово-предупредительных осмотров струйных насосов особое внимание необходимо обращать на чистоту внутренней поверхности, состояние и размеры проточной части сопла, а также на его установку по месту, т. е. на центровку и соблюдение указанного в формуляре расстояния от среза сопла до горла диффузора. При подготовке к пуску пароструйного эжектора подается охлаждающая вода на холодильник эжектора, открывается секущий клапан и продувается паропровод рабочего пара через эжектор. После этого давление пара перед соплом поднимается до нормального и, как только вакуумметр будет показывать нормальную величину вакуума, медленно открывается клапан отсоса воздуха на эжектор. В работу сначала вводится эжектор последней ступени, остальные ступени вводятся по мере надобности. Во время работы пароструйного эжектора производится наблюдение за нормальностью подачи и температурой воды перед холодильником эжектора, за давлением рабочего пара и величиной вакуума. При остановке пароструйного эжектора закрывается приемный воздушный клапан, клапан рабочего пара и после достаточного охлаждения холодильника прекращается подача воды на него. Пуск водоструйного эжектора производится открытием клапана подвода рабочей воды и всасывающего клапана. Остановка водоструйного эжектора производится закрытием клапанов всасывания и рабочей воды. При подготовке инжектора к пуску открывается водоприемный клапан и питательный клапан на котле. Затем открывается секущий паровой клапан и медленно переводится рукоятка пускового клапана. Как только из вестовой трубы выйдет весь воздух и покажется вода, пусковой клапан открывается на необходимую величину. Запускать инжектор следует осторожно, чтобы не обжечься паром, выходящим из вестовой трубы. |